Question

在化學反應中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應物分子發(fā)生碰撞時才可能發(fā)生化學反應，這些分子稱為活化分子，使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ/mol表示．請認真觀察如圖1，然后回答問題：
     
（1）圖1中所示反應是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應，該反應的△H=

 

（用含E₁、E₂的代數(shù)式表示）．
（2）已知熱化學方程式：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1．該反應的活化能為167.2kJ?mol^-1，則其逆反應的活化能為

 

．
（3）對于同一反應，圖中虛線（Ⅱ）與實線（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(shù)增多，反應速率明顯加快，你認為最可能的原因是

 

．
（4）已知TiO₂ （s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
寫出TiO₂和焦炭、氯氣反應生成TiCl₄和CO氣體的熱化學方程式：

 

（5）科學家已獲得了極具理論研究意義的N₄分子，其結構為正四面體（如圖2所示），與白磷分子相似．已知斷裂1molN-N鍵吸收193kJ熱量，斷裂1molNN鍵吸收941kJ熱量，則1molN₄氣體轉化為2molN₂時要放出

 

kJ能量．

Answer 1

考點：熱化學方程式,有關反應熱的計算,反應熱和焓變

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）依據(jù)圖象分析反應物的能量大于生成物的能量，反應放熱；在化學反應中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應物分子發(fā)生碰撞時才能發(fā)生化學反應，反應需要能量；反應的焓變=生成物的能量-反應物的能量；
（2）反應的活化能是使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量，依據(jù)圖象能量關系可知，逆反應的活化能=正反應的活化能+反應的焓變；
（3）對于同一反應，圖中虛線（ II）與實線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(shù)增多，反應速率加快，說明反應的活化能降低焓變不變，平衡不動，結合影響所以速率的元素分析判斷；
（4）已知TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律構造方程式計算分析；
（5）N₄氣體轉變?yōu)镹₂氣體先破壞N₄分子N-N鍵吸收能量，再生成N₂分子形成N≡N鍵放出能量，注意一個N₄分子中含有6個N-N鍵，根據(jù)能量的變化寫出熱化學反應方程式．

解答： 解：（1）依據(jù)圖象分析反應物的能量大于生成物的能量，反應放熱；在化學反應中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應物分子發(fā)生碰撞時才能發(fā)生化學反應，反應需要能量；反應的焓變=生成物的能量-反應物的能量；△H=E₂-E₁ kJ/mol，
故答案為：放熱，E₂-E₁ kJ/mol；
（2）反應的活化能是使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量，依據(jù)圖象能量關系可知，逆反應的活化能=正反應的活化能+反應的焓變；H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1，該反應的活化能為167.2kJ?mol^-1，則其逆反應的活化能=167.2kJ/mol+241.8kJ/mol=409.0kJ/mol；
故答案為：409.0kJ/mol；
（3）對于同一反應，圖中虛線（ II）與實線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(shù)增多，反應速率加快，說明反應的活化能降低焓變不變，平衡不移動，化學反應速率影響因素中，催化劑有此作用，所以最有可能使用了催化劑；
故答案為：使用了催化劑；
（4）①TiO₂ （s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①+②得到：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ?mol^-1；
故答案為：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ?mol^-1 ；
（5）根據(jù)原子守恒知，一個N₄分子生成2個N₂分子，一個N₄分子中含有6個N-N鍵，破壞1molN₄分子中含有6molN-N鍵需要吸收193kJ/mol×6mol=1158KJ能量；
生成2molN≡N鍵放出941kJ/mol×2mol=1882KJ能量，所以該反應放出1884KJ-1158KJ=724KJ能量，所以熱化學反應方程式為N₄（g）=2N₂（g）△H=-724KJ/mol，
故答案為：724．

點評：本題考查了化學反應的能量變化與反應的焓變關系的分析判斷、熱化學方程式的書寫、反應活化能的判斷計算，綜合性強，圖象的綜合應用，讀懂圖象，焓變和活化能計算方法．